(1)柴油机原理与结构ppt
1.发动机的工作原理及总体构造
重点内容1、基本术语P22 （1）工作循环（2）上、下止点（3）活塞行程S （4）气缸工作容积Vs（5）内燃机排量Vl （6）燃烧室容积Vc （7）气缸总容积Va （8）压缩比ε（9）工况内燃机在某一时刻的运行状况表示方法：1 该时刻内燃机输出的有效工率2 该时刻曲轴转速（10）负荷率（负荷）某一转速有效功率该转速下的最大有效功率2、往复活塞式内燃机工作原理四个行程、一个循环重点行程：压缩行程❖压缩行程❖爆燃——是因气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端，可燃混合气自燃而形成的一种不正常燃烧。
严重时，气门烧毁，轴瓦破裂等。
❖表面点火——因燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞等）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧也称为炽热点火或早燃，也有较沉闷的敲击声。
名称成因现象后果爆燃由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。
火焰以极高的速率向外传播，形成压力波，以声速向前推进。
当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。
还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。
严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。
表面点火由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头，火花塞电极，积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。
伴有强烈的较沉闷敲击声。
产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。
四冲程汽油机工作状态P24行程状态温度（K）压力（M P a）进气行程320——380 0.08——0.090 压缩行程600——750 0.8——1.500作功行程2200~2800(瞬时最高)1200~1500(作功终了)3~6.5M P a(瞬时最高) 0.35~0.5M P a(作功终了)排气行程900——1200 0.105——0.125 柴油机工作时各行程状态参数状态行程温度(K)压力进气行程320~350800~900k P a压缩行程800~10003~5M P a作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)3~5M P a(瞬时最高)300~500k P a(作功终了)排气行程800~1000105~125k P a思考题：四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处和不同之处？相同点：1、每个工作循环曲轴转两转（720）每一行程曲轴转半转（180）进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进，排气门均关闭。
2.2.1__柴油机工作原理 2.
二、发动机的分类 ：
1、按燃料的使用不同分
汽油机
柴油机
柴油机与汽油机的主要区别
• 1.点火方式
汽油机是点燃；柴油机是压燃。
• 2.压缩比
汽油机一般为4-6；柴油机为16-22.
• 3.重量
汽油机材料多为铝合金，塑料，重量轻；柴油机要承受高的压缩比，材料 多为钢板，铁板。
• 4.用途
汽油机体积小，重量轻，噪音小，适用于汽车，飞机等，柴油机功率大载 重能力强，适用于重型卡车，机车和船舰等。
发动机的分类
2、按完成一个工作循环所需行程数 四行程发动机 二行程发动机
发动机的分类
3、按冷却方式不同 水冷发动机 风冷发动机
发动机的分类
4、按气缸数及排列方式 单缸发动机 多缸发动机 单列式 Ｖ型 对置式
单列式
Ｖ型
对置式
三
柴油机的基本结构
汽缸顶部由汽缸盖密封,通过汽缸盖上 的进气门吸进新鲜空气、排气门排出工 作废气。柴油的燃烧和作功是由活塞、 汽缸、汽缸盖组成的封闭空间内进行的。 活塞通过连杆与曲轴联接，曲轴上固定 有飞轮。活塞在汽缸内作直线往复运动， 通过连杆变成曲轴的旋转运动。活塞上 下往复一次，曲轴旋转一圈。
气缸总容积(Va )
气缸工作容积(V h )
上止点：
活塞顶离曲轴中心 线最远的位置
下止点：
活塞顶离曲轴中心 线最近的位置
活塞行程（ S ）：
活塞处于上止点 活塞处于下止点
上下止点间的距离 S=2R
发动机基本术语
燃烧室容积（Vc）：
活塞在上止点时其上 方的容积
汽缸工作容（Vh）：
活塞由上止点到下止 点运动扫过的容积
四行程柴油机工作原理
第一章第1节 柴油机的工作原理
缺点：
汽油机：245~350g/KWh
1）振动及噪音较大；2）部件工作条件恶劣，燃烧室 部件承受较大热负荷和曲柄连杆机构承受较大的机 械负荷等缺点。
7
1.2柴油机的基本结构参数
压缩发火的往复式内燃 机
五个过程：进气、压缩、 燃烧、膨胀和排气。
四个行程：进气﹑压缩 ﹑燃烧和膨胀﹑排气行 程。
特点：活塞上下运动四 次，曲轴转两转，凸轮 轴转一转。
热负荷
二冲程柴油机较高(作功频繁),喷油嘴喷孔易因热
负荷过高而引起结炭堵塞。
各自优越性
提高功率方面，二冲程机优越；
换气质量方面，四冲程机优越。
42
1.增压的目的与定义
目的：提高柴油机的单缸功率。
定义：提高柴油机的进气压力，增加进气密度，从而达到 在同样的气缸容积中充进更多的空气量，以便喷入更多的燃 油，提高柴油机的平均指示压力和平均有效压力。
二冲程柴油机的工作过程包括第一行程(压 缩行程)、第二行程(膨胀冲程)和换气过程 (进、排气过程)。压缩行程指活塞从下止点上 行遮住排气口开始(图中点4)，当活塞到达上 止点时，压缩过程结束(图中的点C)。膨胀行 程是指从上止点燃油发火燃烧开始到活塞下行打 开排气口结束(图中的点1)，z点表示缸内的最 大爆发压力点，d2点表示工作循环的最高温度 点，在此过程中燃气膨胀推动活塞下移向外输出 有效功。换气过程是指从膨胀行程终止后开始， 随着活塞的移动，活塞依次打开排气口(点1) 、 打开扫气口(点2)、到达下止点(点0)、关闭扫气 口(点3)、关闭排气口(点4)，到压缩行程开 始前结束。废气排出气缸，新鲜空气进入气缸进 行清扫的过程，不占有单独的行程，因而又称为 “扫气过程”。
汽油机(点燃式)
燃气轮机 蒸汽轮机
1-2 四冲程发动机工作原理
二、四冲程柴油机工作过程
四冲程柴油机工作过程由下述五个过程组成： （进气、压缩、燃烧、膨胀、排气） 1.进气过程（进气门开启至进气门关闭）
1)进气门早开、迟闭现象
进气提前角：0~40°CA 进气迟后角：40~70°CA
2)进气终了压降、温升
2.压缩过程（进气门关闭至TDC）
1)气体与缸壁之间存在热交换，压缩过程是一个复杂的多变 过程 2)压缩终了温度、压力
废气涡轮增压器工作原理
五、四冲程发动机示功图
1。内燃机示功图：表示在每个工作循环中活 塞所作的指示功。P-V示功图。 2。汽油机工作循环为等容加热循环，柴油机 工作循环为混合加热循环
柴 油 机 示 功 图
二、四冲程柴油机工作过程
3.燃烧过程：（燃油喷
入至燃烧结束），分 为四个阶段
1)滞燃期（着火延迟 期）1-2 2)速燃期2-3 3)缓燃期3-4 4)补燃期4-5
二、四冲程柴油机工作过程
4.膨胀作功过程（上止点至排气门打开） 5.排气过程（排气门打开至排气门关闭） 排气门早开、迟闭现象
排气提前角：30~80°CA
§1-2 四冲程发动机工作原理
一、四冲程发动机工作循环
四冲程发动机——活塞上、下共四个行程，曲轴 旋转二周（720），完成一个工作循环的内燃机。 四冲程发动机由下述四个冲程组成一个工作循环 1.进气冲程 2.压缩冲程 3.作功冲程 4.排气冲程 (动画：四冲程发动机工作原理)
四冲程发动机工作循环示意图
四、增压油机工作原理
1.目的
通过增加每工作循环的空气量，相应增加每工作循环供 油量，提高发动机的功率输出。
2.方式
1）机械增压（输出的动力驱动机械增压器） 2）废气涡轮增压（废气作为动力，驱动废气涡轮增压 器） 注：1。一般增压压力为：0.16kPa~0.2kPa 2。有较大的气门重叠角（利用压缩空气扫除废气） 3。对压缩空气进行冷却（提高进气密度）
第1章 柴油机构造、拆装和试机(新)
发动机的废气对涡 轮做功 压气机把发动机的 进气压缩
中冷器把进气温度 降低
后 退
前 进
废气涡轮增压柴油机工作过程
压缩行程
发动机的废气对涡 轮做功 压气机把发动机的 进气压缩
中冷器把进气温度 降低
后 退
前 进
废气涡轮增压柴油机工作过程
做功行程
发动机的废气对涡 轮做功 压气机把发动机的 进气压缩
四冲程自然吸气式柴油机每个工作循环的工作过程是： ①进气行程：进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点移动 到下止点，吸入新鲜空气。 ②压缩行程：进排气门都关闭，活塞从下止点移动到上止 点，空气被压缩，温度升高。 ③作功行程：进排气门都关闭，喷油器喷入气缸的柴油在 高温的空气中着火燃烧，气缸内压力升高，推动活塞往下运 动，通过连杆带动曲轴旋转，对外做功。 ④排气行程：进气门关闭，排气门打开，活塞从下止点移 动到上止点，排出气缸内的废气。
起吊环 排气管
空压机
涡轮增压器
厂牌
放水阀
机油冷却器
后 退
机油滤清器
前 进
7.柴油机的外形结构
上 右 张紧轮 左
下
节温器
油标尺 加机油口 水泵
后 退
返回
8.汽油机和柴油机的比较
比较内容 燃料 混合气形成 点火方式 压缩比 热效率 燃料消耗率 汽油机 汽油 一般为缸 外 点燃 低 20%-30% 高 柴油机 柴油 缸内 压燃 高 30%-40% 低 比较内容 转速 工作平稳 性 启动性 主要排放 物 制造成本 使用寿命 汽油机 高 柔和 容易 柴油机 低 粗暴 较难
1． 柴油机的作用和基本工作原理 ； 2． 曲柄连杆机构的构造； 3． 配气机构的构造； 4． 进、排气系统的构造； 5． 燃料供给系统的构造； 6． 润滑系统的构造；
1第一章船舶柴油机概述
第二次世界大战到20世纪50年代中后期，柴油机在此期间完 成了大缸径、焊接结构、废气涡轮增压以及使用劣质燃油等 四项重大技术成果，并逐步发展了船用低速柴油机系列。 废气涡轮增压技术在船用二冲程柴油机上的成功使用是船用 低速柴油机发展中的重要里程碑；是船用低速柴油机的第一 次飞跃，在与蒸汽动力装置的竞争中柴油机逐渐取得了领先 地位。 从20世纪60年代到70年代船用低速柴油机进入了黄金时期， 船用低速柴油机的性能参数大致范围为缸径D=600~1050mm； 行程S=1 000~1800mm，单缸有效功率达3000kW，单机组 达36000kW，耗油率为210g/kW· h，有效热效为40％。发展 顺序是增大机组功率，提高可靠性，提高经济性。 20世纪70年代的两次能源危机。石油产品价格大幅度上涨使 船舶柴油机的燃油费用支出一跃占总营运成本的40%~50%； 降低柴油机的燃油支出费用、提高柴油机经济性已成为第一 要求。 70年代末到80年代，各类柴油机均采用多种节能措施 降低油耗率，努力提高柴油机的有效热效率；
课时分配 7 9 6 10 10 8 10 5 5 4 6 4
先修课程 《工程热力学与传热学》、《流体力学》、 《工程力学》、《轮机工程材料》、《机械设 计基础》 教 材 孙培廷：船舶柴油机. 大连海事大学出版社， 2002年2月。 主要参考书 （1）钱耀南：船舶柴油机； 大连：大连海事大 学出版社， 1999年1月。 （2）杜荣铭：船舶柴油机（轮机员培训教材）. 大连：大连海事大学出版社，1999.11.
一、船舶柴油机概述
机械设备可分为动力机械和工作机械两大类。 1、动力机械：是将其他形式的能量，如热能、电能、风能等转 化为机械能. 2、工作机械：是利用机械能来完成所需的工作。 3、热能动力装置：机械能⇔热能 4、热机：把燃料燃烧的化学能转变为热能再转变为机械能输出。 热机在工作过程中需要完成两次能量转化过程。第一次能量转化 过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能。第二次能量转化过 程是将热能通过工质膨胀转化为机械能。 燃烧的条件 ：可燃物、一定的温度、助燃物。 热机分为：内燃机、外燃机。 （1）内燃机：两次能量转化过程是在同一机械设备的内部完成的 机械。有汽油机、柴油机、燃气轮机。 特点：机械能量损失小，具有较高的热效率。 1）柴油机：是以柴油为燃料的内部混合压燃式内燃机。 2）汽油机：是以汽油为燃料的外部混合点燃式内燃机。 3）燃气轮机：是以燃气为燃料点燃式内燃机。
1-2第二节 柴油机的基本工作原理
第二节 柴油机的基本工作原理柴油机是以柴油作燃料的压燃式内燃机。
工作时，空气在气缸内被压缩而产生高温，使喷入的柴油自行着火燃烧，产生高温、高压的燃气，燃气膨胀推动活塞作功，将热能转变为机械功。
柴油机的工作循环由进气、压缩、喷油着火燃烧、膨胀作功和排气等过程组成。
这些过程可以由四冲程柴油机来实现，也可由二冲程柴油机来实现。
一、四冲程柴油机（非增压）的工作原理图1-2-1所示是四冲程柴油机的基本结构图。
工作时活塞作往复直线运动，曲轴作旋转运动。
活塞改变运动方向瞬时的位置称止点（死点），止点处的活塞瞬时运动速度为零。
离曲轴中心最远时的止点称上止点（T.D.C.），最近时的止点称下止点（B.D.C.）。
曲柄销中心与主轴颈中心之间的距离称曲柄半径R 。
连杆大、小端中心间的距离称连杆长度L 。
上、下止点间的距离称活塞行程（冲程）S 。
活塞行程等于曲柄半径的两倍，即S =2R 。
活塞在上、下止点间移动所扫过的容积称气缸工作容积V S 。
S D V s ⋅=24π （1-2-1） 式中，D 为气缸直径（缸径）。
活塞位于上止点时活塞顶与气缸盖之间的气缸容积，称燃烧室容积（压缩室容积、余隙容积）V c 。
气缸总容积V a 与燃烧室容积之比称压缩比ε。
c s c c s c a V V V V VV V +=+==1ε （1-2-2） 显然压缩比是一个几何概念，它与柴油机的转速无关。
用四个行程（曲轴回转两转）完成一个工作循环的柴油机称四冲程柴油机。
图1-2-2是四冲程柴油机的工作原理简图。
图的上部表示四个行程中活塞、连杆、曲轴及气阀的相对位置。
图的下部表示相对应的气缸内气体压力随气缸容积的变化情况，称p-V 示功图。
1．进气行程活塞从上止点下行，进气阀打开。
由于活塞下行的抽吸作用，新鲜空气充入气缸。
为了能充入更多的空气，进气阀一般在上止点前提前开启（曲柄位于点1），在下止点后延迟关闭（曲柄位于点2），气阀开启的延续角（图中阴影线部分）约为220˚～250˚CA 。
第一章船舶柴油机概述PPT课件
第一章 船舶柴油机概述
本章的重点：二冲程、四冲程柴油机的工 作原理及性能比较，分类、基本概念。 本章的难点：定时圆图、各性能指标的理 解。
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主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
柴油机总论 柴油机热力循环和基本工作原理 柴油机的性能指标和工作参数 船用柴油机的发展
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第一节 柴油机总论
一、柴油机的基本概念
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B．不同的机型ε特点： ①小型高速机的ε＞大型低速机。因小型高速 机气缸尺寸小，单位容积的散热面积大，允许 提高ε以增加热效率. ②非增压机的ε＞增压机。因增压机气缸进气 压力高，压缩终点压力和温度高，燃烧最高爆 炸压力和温度比非增压机高，为了降低机械负 荷和热负荷，ε要小些。 ③四冲程机的ε＞二冲程机。 ④柴油机的ε＞汽油机。
1．周明顺.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 2．李斌等.主推进动力装置.人民交通出版社，2001 3．孙培廷.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2002 4．黄少竹.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 5.刘颖.柴油机原理.华中工学院出版社, 1984 6.蒋德明.内燃机原理.机械工业出版社，1988 7.陈大荣.船舶柴油机设计.国防工业出版社，1980 8.王永顺.船舶轮机问答：柴油机分册.人民交通出版社, 1995 9．宋汝涛等．船舶机电应用技术.中国航海学会《航海技术》 编辑部，2004
1．热机
（1）概念：把热能转换成机械能的动力机械。
（2）种类：
蒸汽机
外燃机 汽轮机 燃料燃烧在气缸外部，效率低
热机
汽油机
内燃机 柴油机
燃料燃烧在气缸内部，效率高
燃汽轮机
及煤气机
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2．柴油机
（1）概念：是一种在气缸内进行两次能量转换压缩发火 的往复式内燃机。是热效率最高的一种内燃机。
船舶柴油机课件第三章(1)
灰分是在规定条件下燃油完全燃烧剩余物的重量百分数。燃烧 残存的灰分中含有的各种金属氧化物，可造成燃烧室部件的高 温腐蚀和磨料磨损，加剧气缸的磨损。主机日耗30t油，如灰分为0.1%
，相当于加入30kg磨料。
7、残炭值
燃油在隔绝空气条件下加热干馏，最后剩下的一种鳞片状炭渣 物称为残炭。残炭占实验油重量的百分数称为残炭值。残炭值 表示燃油燃烧时形成结炭、结焦的倾向，并不表示结炭的数值
燃油中的硫分主要与原油产地有关，同时也受加工炼制工艺方 法的影响。虽然可以通过燃油脱硫显著降低燃油中的硫分，但 燃油的价格将大幅度上涨。
5、钒、钠含量
燃油中含钒、钠等金属的质量浓度用（ppm）表示。钒与钠燃烧 后生成低熔点的化合物（如5Na2O.V2O4.11V2O5熔点为535℃）。 易产生高温腐蚀
密度对燃油使用有很重要的意义：
其一、根据体积计算燃油的质量
温度变化时应对密度进行修正。 ρt=ρ20-γ(t-20)
如果把油温度40℃写成30℃，燃油数量可差5%。 轮机长应在加油单据上签注：仅在加油温度хх℃下 加装燃油体积为хххm3。而不是收到多少t燃油。
其二、密度是分油机调整的重要依据
其三、换用不同密度燃油，油格相同情况下， 转速会相应变化。
8、水分
水分即油中含水的体积百分数。
水分使燃油成本增加，加油1000t，水分1%，则有10t水。加油时应注意检查含水 量，含水超标，应在加油单据上签注。
水分会降低热效率、破坏正常发火，海水会将盐带入气缸， 增加腐蚀。
9、闪点
燃油在规定条件下加热到它的蒸汽与空气的混合气能同火 燃接触而发生闪火的最低温度称为闪点。分为开口闪点和 闭口闪点。是衡量产生爆炸或火灾性的指标。船舶使用的 燃油闭口闪点不得低于60℃。
潍柴WP10H柴油机培训材料—产品结构篇
WP9H/WP10H柴油机培训产品结构第一部分产品概述图2-1WP10H柴油机（卡车）WP9H\10H柴油机特点WISE15Hengst侧置凸轮轴皆可博\尤顺龙门式气缸体Top-d own 冷却 WP9H柴油机基本参数陕汽新M3000牵引车青岛解放悍V准重卡第二部分产品结构空压机 高压油泵液压泵ECU共轨管燃油滤清器（粗滤 +精滤）空调发电机后取力器进气接管风扇五、 WP9H/WP10H 柴油机基本结构 图 2 - 2 WP9H/WP10H 柴油机 主要 结构（卡车）—— 进气侧水泵水过滤器节温器增压器机油冷却 滤清模块油气分离器起动机排气接管进气接管图 2 - 3 WP9H/WP10H 柴油机 主要 结构（卡车）—— 排气侧第一章机体组图 1 - 1 WP9H/WP10H 系列 柴油机机体组结构图气缸盖罩机体气缸套主轴承盖主轴承螺栓 飞轮壳前端盖气缸盖垫气缸盖WP9H/WP10H 机体结构特点：直列六缸，高强度灰铸铁制造。
机体为龙门式结构。
后端集成齿轮室。
湿式缸套，每缸套下部有2道胶圈密封。
6个主轴承盖，1个止推主轴承盖前端盖减振器前油封曲轴图1-10机体前端示意图飞轮壳后油封曲轴曲轴齿轮飞轮图1-11机体后端示意图前端盖主油道风扇托架凸轮轴孔惰轮惰轮燃油泵孔惰轮空压机孔机油泵图 1 - 12 机体前端接口示意图 图1 - 13 机体后端接口示意图油气分离器回油出水管水泵前悬支架机油冷却滤清模块油尺增压器回油孔图1-14机体排气侧接口示意图图1-15机体进气侧示意图燃油滤清器ECU前悬支架空调压缩机发电机二、气缸盖WP9H/WP10H柴油机气缸盖主要特点：整体式气缸盖结构型式；每缸6颗气缸盖螺栓，气缸盖强度、刚度好，可靠性高。
气缸盖冷却水套采用两层水套、中间隔板结构，冷却水套采用TOP-D OWN冷却方式，气缸盖冷却性好。
隔板倾斜结构，有助于冷强化缸口密封区域强度导水管却液流动涂乐泰648图1-19不锈钢喷油器衬套图1-20粉末冶金材料气门导管及气门座挡油板油气预分离器油气预分离器回油管气缸盖罩采用整体式结构，铝合金材料，起到很好的保护、密封和降噪的作用。
柴油机调速控制原理分解课件
常见的电子式调速器有电控调速器和电子燃油喷射系统等。
液压式调速系统
液压式调速系统是通过改变液压 油的流量来调节柴油机的转速， 通常与机械式或电子式调速系统
配合使用。
液压式调速系统调节精度高、响 应速度快，能够实现无级调速和
自动控制。
03
柴油机速控制
机械式调速系统
机械式调速系统是通过机械方式调节 喷油泵的齿杆位置来改变供油量，从 而达到调节柴油机转速的目的。
常见的机械式调速器有离心调速器和 气动调速器等。
机械式调速系统结构简单，可靠性高， 但调节精度和响应速度相对较低。
电子式调速系统
电子式调速系统是通过传感器检测柴油机的转速和负荷，并将信号传输给电子控制 器，由电子控制器根据设定的目标转速进行调节。
常见的液压式调速器有液力耦合 器和液力变矩器等。
04
柴油机速控制的用
船舶柴油机调速控制
01
船舶柴油机调速控制系统的组成
船舶柴油机调速控制系统主要由调速器、控制系统和执行机构组成。 Nhomakorabea02
船舶柴油机调速控制的作用
船舶柴油机调速控制系统的主要作用是调节柴油机的转速，以适应船舶
航行的需要，保持航行的稳定性和安全性。
调速控制系统的组成
转速传感器
控制器
用于检测柴油机转速，将转速信号转换为 电信号传递给控制器。
根据转速传感器的信号和设定的转速值， 计算出控制信号，控制执行器的动作。
执行器
反馈装置
根据控制器发出的控制信号，调节柴油机 的供油量、进气量或点火时间等参数，实 现柴油机的调速控制。
用于检测柴油机实际运行状态，将检测到 的信号反馈给控制器，形成闭环控制系统。
第一章 柴油机的基本知识
第一章柴油机的基本知识第一节柴油机概述一、热机、内燃机、柴油机1、柴油机是热机的一种2、热机是将燃料的化学能通过燃烧转变为热能，再通过燃烧产物（亦称工质）的膨胀做功把热能转变为机械能的机械3、能量的转化：化学能————热能————机械能4、根据燃料燃烧的部位，热机可分为内燃机和外燃机5、内燃机的特点：①效率高、质量轻6、汽油机特点：①燃油采用外部混合法②电火花塞点火方式燃烧③经济性差④燃油易挥发，火灾危险性大⑤工作柔和、噪音低、比质量轻7、柴油机①柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机②燃油为气缸内部混合③发火方式为压缩发火④优点：①热效率高，经济性好②功率范围广③尺寸小布置方便④机动性好，启动方便，加速性好，能直接反转，便于使用和管理⑤缺点：①振动和噪音大②零部件工作条件差二、柴油机的基本结构1、固定部件：气缸盖、气缸套、机体、机座、主轴承2、运动部件：①组成：活塞组件、连杆组件、曲轴飞轮组件（“曲柄——连杆”组件）②作用：a、将活塞的往复运动转化为曲轴的回转运动b、实现热能到机械能的转化3、主要系统：①配气系统②燃油系统③冷却系统④润滑系统⑤操纵系统三、柴油机常见几何术语1、上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置2、下止点：活塞在气缸中运动的最下端位置3、冲程（S）：又称行程，是活塞在上下止点间的直线距离4、气缸直径（D）：气缸的名义内径5、压缩室容积（Vc）：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖之间的气缸室容积，又称燃烧室容积6、余隙高度（顶隙）：活塞位于上上止点时，活塞与气缸盖底面之间的垂直距离7、气缸工作容积（Vh）：活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积8、气缸总容积（Va）：活塞位于上止点时，活塞顶以上的全部气缸容积9、压缩比ξ①气缸总容积与压缩室容积的比值，亦称为几何压缩比②压缩比表明压缩过程中进入气缸内的空气被压缩的程度，它是柴油机的主要性能参数之一，压缩比越大，压缩终点的温度和压力就超高，对光滑的发火，柴油机的启动有利，而且热效率也超高。
农业机械概论-动力部分-第1章 柴油机
2、构造
一缸上止点记号 定位采用定位销 或不对称螺栓 齿圈在发动机起动 时与起动机齿轮啮 合，带动曲轴旋转。
飞轮边缘部分做的 厚些，可以增大转 动惯量
第三节
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换气系统
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一、功用 按照发动机工作循环的需要，适时地供给气缸足够量的新鲜充量，及时、安全并 尽可能彻底地排除废气。 二、组成 空气滤清器，进气管，进气歧管，配气机构，排气歧管，排气管，消音灭火器。 三、配气机构 分气门式和气孔式两种。气门式配气机构又有顶置和侧置之分。 1、顶置式配气机构 2、侧置式配气机构 3、气门间隙 （1）何谓气门间隙 当气门处在关闭状态时，气门杆尾端和摇臂端头平面之间（顶置式） 或气门杆尾端与调整螺钉平面（侧置式）之间的距离称为气门间隙。 （2）为何要留气门间隙 给气门受热膨胀留有余地，防止气缸漏气。 （3）留好的气门间隙使用一段时间后为何还需重新调整 4、配气相位 气门从开始开启到关闭终了，这一延续过程的曲轴转角。
（2）连杆杆身
• 通常做成“工"字 形断面，抗弯强 度好，重量轻， 大圆弧过渡，且 上小下大，采用 压力润滑的连杆， 杆身中部都制有 连通大、小头的 油道。
（3）连杆大头
• 连杆大头按剖分面分为平切口和斜切口平切口— —分面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多采用这种 连杆。一般汽油机连杆大头的横向尺寸都小于气 缸直径，可以方便地通过气缸进行拆装。 • 斜切口——分面与连杆杆身轴线成30～60°夹角。 柴油机多采用这种连杆。因为，柴油机压缩比大， 受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大 头尺寸往往超过了气缸直径，为了使连杆大头能 通过气缸，便于拆装，一般都采用斜切口，最常 见的是45°夹角。
一、柴油机工作原理及特点
气门间隙调整方法——两遍法 生产实践中，普遍地采用两遍法调整气门间隙，即第一缸压缩终了上 止点时，调整所有气门的半数，再摇转曲轴一周，便可调整其余半数 气门。 首先确定一缸的压缩上止点：
电火花点燃混合气
有点火系
无喷油器
柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧
无点火系 有喷油器
燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油机是压燃。
柴油机和汽油机区别
• 燃料特性：
– 柴油：粘度大、挥发性差、自燃性好 – 汽油：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高
• 燃油供给系统：
– 柴油机：传统的为燃油喷射系统，又称为泵→管→嘴系 统。
柴油机的工作原理简述
●压缩行程
活塞从下止点向 上运动，这时，进气 门和排气门均关闭， 吸入气缸内的空气受 到活塞的压缩，压力 提高，温度也随之升 高。
柴油机的工作原理简述
●做功行程
当活塞压缩到上止 点，喷油器向燃烧室喷 入雾状柴油，油雾与压 缩空气充分混合，形成 高温高压的燃气，并开 始自行着火燃烧，混合 汽膨胀做功，推动活塞 向下运动，从而推动曲 轴转动，对外输出功。
善程度，可以达到更好的燃烧效果，是增压中冷 技术、电控技术更好应用的基础。
排气门
排气门摇臂
气门下沉量与气门间隙
0.40 ～ 0.45 排气门间隙
0.9 ～ 1.2 气门下沉量
进气门
进气门摇臂
0.35 ～ 0.4 进气门间隙
0.9 ～ 1.2 气门下沉量
气门间隙
为什么要预留气门间隙？ 在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时，气门及其传动件的受热膨胀势
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柴油发动介绍
四、单缸四冲程工作原理示意图
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五、机体
作用
发动机的骨架，是发动机各系统、机构 工作和装配的基础，承受发动机的各种 负荷。
组成
汽缸盖、汽缸体、曲轴箱
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5.1、机体
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5.2、汽缸盖
喷油器
汽缸盖
气门
气门弹簧
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5.3、汽缸体
气缸套
冷却水道
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四、工作原理
二、四冲程
a、进气冲程 c、膨胀冲程
b、压缩冲程 d、排气冲程
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三、四冲程工作过程
• 进气冲程：活塞从上止点向下止点移动，目的是吸入新鲜空气为燃烧作 好准备， 此时进气门打开，排气门关闭。活塞到达下止点时进气门关闭， 进气冲程结束。 压缩冲程：活塞从下止点向上止点移动，此时上下气门关闭，气缸内空 气受压缩温度、压力提高，为燃烧提供条件，活塞到达上止点时压缩冲程结 束。 膨胀（作功）冲程：在压缩冲程结束前，喷油器将燃油喷入气缸，与空 气混合形成可燃气体并自燃，产生高温、高压推动活塞向下止点运动并带动 曲轴旋转而作功，活塞到达下止点时，气缸内压力下降，直至排气门打开。 排气冲程：作功结束后，气缸内的气体已成为废气，活塞从下止点向上 止点运动，排气门打开，进气门关闭，活塞将废气排除气缸，到达上止点时， 排气冲程结束。 排气冲程结束后，排气门关闭，进气门又打开，重复进行下一个 循环，周而复始不断对外作功。
作用
起动马达起动同时，电磁阀将调速 器油门拉到适当位置，向气缸供油燃烧， 使气缸着火转动。
组成
电子调速机构或机械调速、启动马 达、油门索制。
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11.1、操纵系统
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11.2、操纵系统
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11.3、启动马达
电磁铁
直流电动机
电池线
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11.4、启动机构
• 启动方法：1、人力启动 2、电动机启动 3、压缩空气启动 • 电动机启动：广泛用于各种柴油机，用铅酸蓄 电池作电源，由直流电动机拖动发动机的曲轴 旋转，将发动机发动起来，为保证启动可靠， 延长电池的寿命，每次启动通电时间不得超过 15s，连续启动不得超过3次。 • 电磁线圈及保持线圈通电，铁心移动带动驱动 杆摆动，使启动机的齿轮与飞轮齿圈啮合，铁 心继续移动接通直流电动机电路开始运转工作， 直至柴油机启动
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7.3、进气增压系统
柴油发动机介绍 7.4、进气增压系统
中间冷却器
废气涡轮增压器的主要性能指标是 空气压力的升高比，当气压＞1.8 时 就 采用中冷器。以降低压气机出口的空气 温度，使进入汽缸的空气密度增大。
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7.4、进气中冷器
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7.5、排气系统
绝热包扎 消音器 排烟管吊码
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十、冷却系统
作用
将承受高热机件的热量散到大气中去。
组成
水泵、散热器（水箱）、风扇、分水管、 机体、缸盖内的水套、恒温阀。
10.1、冷却系统示意图
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10.2、冷却水中冷管路图
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10.3、水箱冷却管路
膨胀水箱
散热器
机油冷却器
水泵
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十一、操纵系统
柴油发动机介绍 8.2、燃油系统
调速器的功用与类型： 功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这 就要求发电机组输出的功率也要有相应的增加或 减少。此外，供电的频率是要求稳定，这就需要 柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴油机 都装有调速器。 类型：调速器按其工作原理可分为：离心式、气动 式、液压式。常见的是离心式。
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九、润滑系统
作用
将润滑油供给运动件的摩擦表面以减少磨 擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却磨擦 零件；清洁和冷却磨擦表面；提高活塞环和汽 缸壁间的密封性能；对所有运动件起防锈作用。 组成 滑油泵、滑油滤清装置、滑油冷却装置、 滑油管路
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9.1、润滑系统
柴油发动机介绍
9.2、润滑系统
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一、柴油发动机
柴油机是内燃机的一种，将柴油喷射 到汽缸内与空气混合，燃烧得到热能转变 为机械能的热力发动机，即依靠燃料燃烧 时的燃气膨胀推动活塞作直线运动，通过 曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械 功。
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二、总体结构
柴油机总体结构一般由以下几大系统或机构 组成： 机体 燃油系统
曲轴连杆机构
润滑系统
进排气系统
冷却系统
操纵系统
由于汽缸数、汽缸排列和冷却方式等不同， 因此各种机型结构上略有差异。
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三、外观结构1
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三、外观结构2
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三、内部结构3
增压器
活塞环
活塞 飞轮 连杆
曲轴
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四、工作原理
一、常用名词 1、上、下止点：活塞在汽缸中移动时，活塞在汽 缸中的最高位置称为上止点；活塞在汽缸中的最低位 置称为下止点。 2、活塞冲程：上、下止点的最小直线距离称为活 塞冲程（或行程）。 3、工作循环：内燃机中热能与机械能的转化是通 过活塞在汽缸内工作，连续进行进气、压缩、膨胀、 排气四个过程来完成的。机器每进行这样一个过程称 为一个工作循环。
七、进、排气系统
作用
通过配气机构实现进气和排气过程， 使新鲜空气及时充入气缸并及时从气缸 中排出废气。
组成
气门组件、气门传动组件
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7.1、进气系统
凸轮轴
气门摇臂
正时齿轮
气门顶杆 中间齿轮 气门导管 曲轴齿轮
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7.2、进气增压系统
• 废气涡论增压是利用柴油机排出的废 气能量来驱动增压器，将空气压缩后再 输送入气缸。 • 增压的目的是增加进入气缸的空气量， 在柴油机容积不变的情况下增加气缸内 的空气密度，使柴油机能燃烧更多的柴 油以提高其输出功率，这是最经济最有 效的方法。
11.5、启动马达结构
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8、充电系统
• 电启动的发动机一般都有充电设备，以 供蓄电池放电后能及时补充充电。 • 充电设备：充电机 调节器
•
谢谢
水封
连杆轴承
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六、曲轴连杆机构
作用
曲轴连杆机构是将活塞承受的气体 压力通过连杆传给曲轴，并将活塞的往 复直线运动变为曲轴的旋转运动输出机 械能。
组成
活塞组件、连杆组、曲轴飞轮组
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6.1、曲轴
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6.2、连杆
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6.3、活塞
6.4、活塞连杆组
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弹性吊码
密封夹板
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八、燃油系统
作用
按照柴油机工作过程的需要，将一定数 量的柴油，在一定的时间内以一定的压力使 柴油雾化喷入汽缸，与压缩空气形成均匀的 可燃混合气而燃烧。
组成
油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器
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8.1、燃油系统
喷油器 滤清器 油箱
高压油泵 手摇泵 油水分离器